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Die Lewis-Zahl ist das Verhältnis von Temperaturleitfähigkeit zu Stoffdiffusivität.
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Formel
Le dimensionslos; α und D in m2/s
| Symbol | Bedeutung | Einheit |
|---|---|---|
| Lewis-Zahl | dimensionslos | |
| Temperaturleitfähigkeit des Fluids | m2/s | |
| Molekulare Diffusivität der Spezies | m2/s |
\mathrm{Le}=\frac{\alpha}{D}Die Kennzahl vergleicht thermische und molekulare Diffusionsgeschwindigkeit. Sie ist mit Pr und Sc über Le=Sc/Pr verknüpft, wenn Stoffwerte konsistent definiert sind. Näherungen für gekoppelte Wärme- und Stoffübergänge setzen oft Le≈1 voraus; diese Annahme ist für ein konkretes Fluidgemisch zu prüfen.
Die Kennzahl vergleicht thermische und molekulare Diffusionsgeschwindigkeit. Sie ist mit Pr und Sc über Le=Sc/Pr verknüpft, wenn Stoffwerte konsistent definiert sind. Näherungen für gekoppelte Wärme- und Stoffübergänge setzen oft Le≈1 voraus; diese Annahme ist für ein konkretes Fluidgemisch zu prüfen.
Die Lewis-Zahl ist das Verhältnis von Temperaturleitfähigkeit zu Stoffdiffusivität.
Grundgleichung für die Zielgröße
Bei Umstellungen Vorzeichen, Randbedingungen und Einheiten beibehalten.
Berechne das Zahlenbeispiel zu „Lewis-Zahl für Wärme- und Stoffdiffusion“ und prüfe Einheit sowie Größenordnung.
Bei α=1,4·10−5 m2/s und D=2,0·10−5 m2/s ist Le=0,70.
Eine verwandte Größe mit gleicher Symbolschreibweise einsetzen.
Nutze Variablendefinitionen und prüfe: Le dimensionslos; α und D in m2/s.
Formelcluster
Die Lewis-Zahl ist das Verhältnis von Temperaturleitfähigkeit zu Stoffdiffusivität.
Bei α=1,4·10−5 m2/s und D=2,0·10−5 m2/s ist Le=0,70.
Wärme- und Stofftransport in Gemischen und Grenzschichten vergleichen.
Eine typische Aufgabe Schritt für Schritt: Lewis-Zahl für Wärme- und Stoffdiffusion (Le = α/D).
Aufgabe
Berechne das Zahlenbeispiel zu „Lewis-Zahl für Wärme- und Stoffdiffusion“ und prüfe Einheit sowie Größenordnung.
Rechenweg
Bei α=1,4·10−5 m2/s und D=2,0·10−5 m2/s ist Le=0,70.
Wärme- und Stoffdiffusivität sind dann ähnlich groß. In manchen Modellen kann das eine Analogie zwischen Wärme- und Stoffübergang vereinfachen. Es beweist jedoch nicht, dass beide Grenzschichten identisch sind; Randbedingungen und Stoffeigenschaften bleiben relevant. Lewis number compares thermal to species diffusion for a stated fluid mixture and state. Anwendungsbereich: Wärme- und Stofftransport in Gemischen und Grenzschichten vergleichen. Das Zahlenbeispiel Bei α=1,4·10−5 m2/s und D=2,0·10−5 m2/s ist Le=0,70 verankert die Aussage in einer konkreten Messsituation. Die Einheiten dazu sind Le dimensionslos; α und D in m2/s. Bei α=1,4·10−5 m2/s und D=2,0·10−5 m2/s ist Le=0,70. Das prüft, ob die Bezugsgrößen zusammenpassen.
Mit Sc=ν/D und Pr=ν/α folgt Le=α/D=Sc/Pr. Diese Umformung gilt, wenn dieselbe kinematische Viskosität verwendet wird und Eigenschaften konsistent ausgewertet werden. Bei Gemischen kann die Speziesdiffusivität von Zusammensetzung abhängen. Lewis number compares thermal to species diffusion for a stated fluid mixture and state. Die Einheiten dazu sind Le dimensionslos; α und D in m2/s. Bei α=1,4·10−5 m2/s und D=2,0·10−5 m2/s ist Le=0,70. Das prüft, ob die Bezugsgrößen zusammenpassen. Geltungsbereich: Die Kennzahl vergleicht thermische und molekulare Diffusionsgeschwindigkeit. Sie ist mit Pr und Sc über Le=Sc/Pr verknüpft, wenn Stoffwerte konsistent definiert sind. Näherungen für gekoppelte Wärme- und Stoffübergänge setzen oft Le≈1 voraus; diese Annahme ist für ein konkretes Fluidgemisch zu prüfen. Eine praktische Anwendung ist Wärme- und Stofftransport in Gemischen und Grenzschichten vergleichen.
Nein. Die Zahl vergleicht Diffusionsskalen, bestimmt aber weder Wärme- noch Stoffübergangskoeffizienten ohne Strömungskorrelation. Für die Apparatedimensionierung sind Geometrie, Reynolds-Zahl, Einlasszustand, Reaktionskinetik und gewünschte Übertragungsrate nötig. Lewis number compares thermal to species diffusion for a stated fluid mixture and state. Geltungsbereich: Die Kennzahl vergleicht thermische und molekulare Diffusionsgeschwindigkeit. Sie ist mit Pr und Sc über Le=Sc/Pr verknüpft, wenn Stoffwerte konsistent definiert sind. Näherungen für gekoppelte Wärme- und Stoffübergänge setzen oft Le≈1 voraus; diese Annahme ist für ein konkretes Fluidgemisch zu prüfen. Eine praktische Anwendung ist Wärme- und Stofftransport in Gemischen und Grenzschichten vergleichen.
Schreibe zuerst neben jeden Zahlenwert die Größe und Einheit aus der Variablenliste: Le dimensionslos; α und D in m2/s. Setze erst ein, wenn die Werte in einem konsistenten Einheitensystem vorliegen, und notiere Vorzeichen oder Bezugsrichtung ausdrücklich. Das Beispiel Bei α=1,4·10−5 m2/s und D=2,0·10−5 m2/s ist Le=0,70. bietet eine Rechenprobe: Endgröße, Einheit und Größenordnung müssen zur beschriebenen Situation passen. Runde erst nach den Zwischenrechnungen, damit kleine Beiträge nicht vorzeitig verschwinden. Lewis number compares thermal to species diffusion for a stated fluid mixture and state.
Der Hintergrund nennt als Ausgangspunkt: Die Kennzahl vergleicht thermische und molekulare Diffusionsgeschwindigkeit. Sie ist mit Pr und Sc über Le=Sc/Pr verknüpft, wenn Stoffwerte. Das begrenzt, wann das Ergebnis als Fachmodell gelten darf. Vergleiche deshalb die Randbedingungen der Aufgabe mit dieser Voraussetzung, bevor du Zahlen einsetzt; reale Bauteile, Stoffwerte oder Belastungen können zusätzliche Effekte einbringen. MIT OpenCourseWare, Nano-to-Macro Transport Processes, Lewis number and transport analogies. belegt die verwendete Beziehung, ersetzt aber nicht die Prüfung, ob deine konkrete Situation innerhalb des Modells liegt. Lewis number compares thermal to species diffusion for a stated fluid mixture and state.
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